УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БЕЗВЫХОДНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Российский патент 1997 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при измерении и испытаниях микросхем и полупроводниковых приборов.

Известны устройства для контроля электрических параметров микросхем при помощи зондов, которые находятся в непосредственном контакте с контактными площадками микросхемы [1-5]
Контактное устройство [1] содержит основание из магнитомягкого материала, расположенный на нем магнит и пружинный зонд, соединенный с магнитом, при этом нерабочий конец зонда выполнен изогнутым по форме сечения магнита в плоскости, перпендикулярной оси зонда, и жестко закреплен на магните с возможностью качания магнита относительно основания.

Зондовая пластина [2] содержит печатную плату на которую одними концами припаяны зонды, а их другие концы выступают в отверстии. Между зондами и платой установлены пьезоэлектрические элементы и зонды прижаты к плате фиксирующим кольцом. Зонды приводят в соприкосновение с контактными площадками подложки, размещенной на рабочем столике. Пьезоэлектрические элементы вырабатывают напряжение в зависимости от приложенного усилия.

Измерительное приспособление [3] содержит иглы зонда, один конец которых закреплен на основании, пропущены через направляющие отверстия в пластине. Измерительное приспособление прижимают к поверхности контактных площадок, при этом иглы слегка изгибаются. Возникающая сила упругости обеспечивает такой же эффект, как и использование кольцевой пружины.

Зондовое устройство [4] содержит зондовую плату, два или более измерительных зонда, опорные концы которых закреплены на зондовой плате, а наконечники расположены в одной плоскости на расстоянии один от другого. В одной плоскости с ними расположены и наконечники двух детекторных зондов, предназначенных для контроля позиционирования.

Недостатками такого рода устройств (несмотря на различные конструктивные усовершенствования) является то, что при взаимодействии зондов с контактными площадками могут возникать их повреждения, что приводит к выходу из строя измеряемой микросхемы.

В устройстве [5] представляющем собой полупроводниковую интегральную схему, острие зонда входит в углубленные участки контактных окон, где его можно закрепить. Так как контактные площадки, образованные проводящими слоями, имеют форму углубленных участков в контактных окнах, то проводящий слой на участке, с которым контактирует острие зонда, утолщается. Это уменьшает опасность повреждения прибора острием зонда за счет того, что зазор между острием зонда и прибором увеличивается в несколько раз.

Однако такое устройство является сложным и недостаточно надежным, так как имеет разъемное соединение в местах контактирования зонда с контактными площадками измеряемой ИС.

Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков является устройство [6] предназначенное для контроля электрических параметров безвыводных ИМС и содержащее установленную на подложку диэлектрическую рамку с токопроводящими дорожками переменного сечения. В центре рамки на подложке размещен полупроводниковый кристалл с измеряемой микросхемой. Над лицевой поверхностью кристалла расположена диэлектрическая тонкая прозрачная пленка, на внутреннюю поверхность которой нанесены проводники с измерительными контактными площадками. Концы проводников, размещенные над контактными площадками кристалла, имеют контактные выступы. При создании вакуума в пространстве между кристаллом и рамкой путем отсоса воздуха через сквозное отверстие в подложке диэлектрическая пленка прогибается, обеспечивая электрическое соединение между контактными площадками кристалла и измерительными контактными площадками.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции. Кроме того, система проводников, нанесенная на поверхность диэлектрической пленки, прилегающая к лицевой поверхности микросхемы, не исключает возможности замыкания проводников на кристалл, что снижает надежность конструкции.

Наличие двух разъемных контактов в процессе измерения электрических параметров микросхемы (один непосредственно с контактными площадками кристалла, а другой на периферии с проводниками, нанесенными на печатную плату) приводит к увеличению контактного сопротивления, снижая достоверность и надежность измерений.

Задача изобретения создание простого и надежного устройства с неразъемным соединением для контроля электрических параметров ИМС, что позволит значительно снизить контактное сопротивление и повысить надежность и достоверность измерения.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для контроля электрических параметров базвыводных ИМС, содержащем подложку, рамку, в центре отверстия которой размещен кристалл с измеряемой микросхемой, проводники с измерительными контактными площадками размещены на внешней поверхности диэлектрической пленки над лицевой поверхностью микросхемы, контактные площадки которой через контактные отверстия в диэлектрической пленке неразъемно соединены с проводниками с измерительными площадками, а тыльная поверхность кристалла и рамка жестко закреплены на подложке токопроводящим слоем, причем токопроводящий слой выполнен из эвтектического сплава например, алюминий-германий.

Такое устройство позволяет свести до минимума контактное сопротивление при соединении проводников с контактными площадками кристалла, тем самым повысить достоверность и надежность контроля. Помимо этого измеряемый кристалл, жестко установленный на токопроводящий сплав эвтектического типа, имеет эффективный теплоотвод при работе в теплонагруженном режиме.

На фиг. 1 изображено устройство для контроля электрических параметров безвыводных интегральных микросхем; на фиг. 2 разрез A-A на фиг. 1.

Устройство содержит кристалл с безвыводной интегральной микросхемой 1, имеющей контактные площадки 2, и рамку 3, установленные на подложке 4 и жестко закрепленные с помощью токопроводящего сплава 5. Над лицевой поверхностью интегральной микросхемы 1 расположены проводники 6 с измерительными контактными площадками 7. Они нанесены на внешнюю поверхность диэлектрической пленки 8. Контактные площадки 2 соединены с проводниками 6 неразъемным соединением 9, выполненным напылением металла через контактные отверстия 10 в диэлектрической пленке 8. Рамка 3 имеет отверстие 11, в центре которого на подложке установлен и жестко закреплен сплавом 5 кристалл с микросхемой 1.

Практическая реализация предлагаемого изобретения поясняется на следующем примере.

На керамическую, например поликоровую, подложку 4 наносят слой токопроводящего сплава 5 эвтектического типа, например Al-Ge T_пл.= 424^oC. В сплав устанавливают кристалл с измеряемой безвыводной интегральной микросхемой 1 и керамическую рамку 3. После остывания сплава интегральная микросхема 1 и рамка 3 жестко закреплены на подложке 4. Затем на лицевую поверхность микросхемы наносят диэлектрическую пленку, например полимиидную, фотолитографией вскрывают в ней окна над контактными площадками микросхемы 2, напыляют алюминий или другой коммутирующий металл, в результате чего получают неразъемное соединение 9 между контактными площадками 2, проводниками 6 и измерительными контактными площадками 7.

Измерения проводят при помощи щупов, которые замыкают на измерительные контактные площадки 7. После измерений диэлектрическую пленку 8 с проводниками 6 удаляют, например, плазменным методом. Затем систему нагревают до расплавления теплопроводного сплава 5 и извлекают микросхему 1.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет проводить достоверный и надежный контроль безвыводных интегральных микросхем без повреждения контактных площадок при минимальном контактном сопротивлении и в оптимальном тепловом режиме.

Использование: в микроэлектронике при измерении и испытаниях микросхем и полупроводниковых приборов. Сущность изобретения: в устройстве для контроля электрических параметров, содержащем подложку 4, рамку 3, в центре отверстия которой размещен кристалл с измеряемой микросхемой 1, проводники 6 с измерительными контактными площадками 7 размещены на внешней поверхности диэлектрической пленки 8 над лицевой поверхностью микросхемы 1, контактные площадки которой через контактные отверстия 10 в диэлектрической пленке 8 неразъемно соединены с проводниками 6 с измерительными контактными площадками 7, а тыльная сторона кристалла и рамка 3 жестко закреплены на подложке 4 токопроводящим слоем, причем токопроводящий слой выполнен из эвтектического сплава, например алюминий-германий. Такое устройство позволяет снизить контактное сопротивление и повысить надежность и достоверность контроля, кроме того обеспечить эффективный теплоотвод при работе в теплонагруженном режиме. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для контроля электрических параметров безвыводных интегральных микросхем, содержащее подложку, рамку, в центре отверстия которой размещен кристалл с измеряемой микросхемой, проводники с измерительными контактными площадками на диэлектрической пленке, расположенные над лицевой поверхностью микросхемы, отличающееся тем, что проводники с измерительными контактными площадками размещены на внешней поверхности диэлектрической пленки и через контактные отверстия в ней соединены с контактными площадками измеряемой микросхемы, образуя неразъемное соединение, а тыльная поверхность кристалла и рамка жестко закреплены на подложке токопроводящим слоем. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что токопроводящий слой выполнен из сплава эвтектического типа. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что токопроводящий слой выполнен из сплава алюминий-германий.